[发明专利]深紫外发光二极管芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种深紫外发光二极管芯片，包括外延结构、位于所述外延结构上的P型金属电极层，P型金属电极层开设有若干个孔洞，且相邻两层孔洞所在位置相互对应；所述芯片还包括N型金属电极层与导联层，所述N型金属电极层包括若干列电极柱，每列电极柱包括若干个子电极柱，所述子电极柱一一连接在所述N‑AlGaN层的孔洞内，所述子电极柱的直径小于所述孔洞的直径；相邻两个所述子电极柱的中心间距相等。本发明还涉及一种深紫外发光二极管芯片的制备方法，与传统的长条形电极深紫外LED相比，本发明提出的深紫外发光二极管的墙插效率大幅度提高，工作产生的热损耗也大幅度降低，进一步提升了产品使用寿命。

技术领域

本发明涉及半导体器件设计与制备领域，特别是涉及一种深紫外发光二极管芯片及其制备方法。

背景技术

AlGaN基深紫外发光二极管因其广泛的应用领域，如空气净化、杀菌消毒、生化检测、光通讯等，而受到持续关注。采用金属有机化合物化学气相沉积法(MOCVD)在c面蓝宝石衬底上外延生长的晶圆片，因衬底蓝宝石绝缘的缘故，在器件制备的过程中，必须通过刻蚀的方法刻蚀晶圆片表面形成台面结构，即n型电极和p型电极在同一侧。在这种台面结构中，不可避免地存在横向电流扩展问题，导致电流集聚在台面边缘。而且随着 AlGaN材料中Al组分的升高，施主离化能增加，载流子的迁移率降低，使得n-AlGaN层的电阻率较高，导致n侧电流扩展长度减少，电流分布更加不均匀。换句话说，高Al组分的AlGaN基深紫外LED比GaN基可见光和近紫外LED，具有更严重的电流拥堵问题。就深紫外LED的光效而言，不均匀的电流密度分布势必会导致有源区不均匀的载流子辐射复合，那么从有源区发出的光能逃逸到芯片之外的比例也将发生变化，因此不均匀的电流密度分布将会导致芯片光效下降。另一方面，在电流密集的地方会产生大量的焦耳热，特别是n型电极附近的有源区，由于大量载流子的注入，有源区中发生非辐射复合、俄歇复合的比例会相对增加，那么有源区将会受到不均匀的热分布以及温度导致的内、外量子效率下降。同时由于器件结温较高，局部过热将会引起金属的电迁移、材料老化等，加速器件退化，导致芯片失效。因此如何通过芯片电极结构设计来调控深紫外发光二极管的电流分布，获得高功率深紫外LED是一个急需解决的难题。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种深紫外发光二极管芯片及其制备方法。

一种深紫外发光二极管芯片，包括外延结构、位于所述外延结构上的P 型金属电极层，所述外延结构包括依次设置的衬底、AlN缓冲层、N-AlGaN 层、发光层/电子阻挡层/P-GaN层；

所述N-AlGaN层、发光层/电子阻挡层/P-GaN层以及P型金属电极层均开设有若干个孔洞，且相邻两层孔洞所在位置相互对应；

所述芯片还包括N型金属电极层与导联层，所述N型金属电极层包括若干列电极柱，每列电极柱包括若干个子电极柱，所述子电极柱一一连接在所述N-AlGaN层的孔洞内，所述子电极柱的直径小于所述孔洞的直径；

相邻两个所述子电极柱的中心间距相等；

所述导联层包括若干个连接柱，所述连接柱贯穿所述P型金属电极层与所述子电极柱一一连接。

在其中一个实施例中，所述子电极柱的高度低于所述N-AlGaN层的高度。

在其中一个实施例中，所述N型金属电极层包括5列电极柱，每列电极柱包括4个子电极柱，每个所述子电极柱的直径为100～110μm；两个相邻所述孔洞之间的中心距离为140～155μm。

在其中一个实施例中，所述导联层还包括若干连接条，所述连接条连接在每列所述连接柱的顶端。

在其中一个实施例中，所述N型金属电极层中的金属依次包括 Ti/Al/Ti/Au，对应厚度依次为5nm/10nm/5nm/10nm；所述导联层的金属包括Cr和Au，总厚度为300nm。